Hương tự nhiên

Vào tháng 11 năm 2015, FDA Hoa Kỳ đã lấy ý kiến công chúng về việc sử dụng thuật ngữ “tự nhiên” trong ghi nhãn thực phẩm. Hơn 7.000 ý kiến đã được gửi tới FDA minh họa các ý kiến rộng rãi và đa dạng về thuật ngữ tự nhiên. Một số người thấy ngạc nhiên khi FDA không có định nghĩa hiện tại về thực phẩm “tự nhiên”, nhưng đây không phải là vấn đề duy nhất ở Hoa Kỳ. Không có cơ quan quản lý lớn nào trên thế giới giám sát việc ghi nhãn thực phẩm xác định các thành phần tự nhiên trong thực phẩm, ngoại trừ hương vị tự nhiên. FDA Hoa Kỳ, Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA), Bộ Y tế Nhật Bản và các khu vực khác có yêu cầu rõ ràng về việc ghi nhãn hương vị là “tự nhiên”. Các định nghĩa toàn cầu khác nhau về hương vị tự nhiên có thể khác nhau đáng kể và các phương pháp phân tích và xác nhận tình trạng tự nhiên cũng đa dạng. Sau đây là phần mô tả ngắn gọn về một số định nghĩa chính về hương vị tự nhiên của khu vực cũng như thông tin về các phương pháp xác minh phân tích.

HƯƠNG LIỆU TỰ NHIÊN (MỸ)
Hương vị tự nhiên được xác định ở Hoa Kỳ theo quy định 21 CFR 101.22. Các định nghĩa chính trong quy định này là “Thuật ngữ hương vị tự nhiên hoặc hương liệu tự nhiên có nghĩa là… bất kỳ sản phẩm nào có… nguyên liệu thực vật, thịt, …, trứng, các sản phẩm từ sữa hoặc các sản phẩm lên men của chúng, có chức năng quan trọng trong thực phẩm là hương liệu…”. Định nghĩa này xác định nhiều loại nguyên liệu thô tự nhiên và một số phương pháp sản xuất nguyên liệu thô nhưng có thể tóm tắt khá dễ dàng.

ĐỊNH NGHĨA HƯƠNG LIỆU TỰ NHIÊN (Mỹ)
Theo quy định của Hoa Kỳ, hương vị tự nhiên là hương vị có nguồn gốc từ nguyên liệu thô tự nhiên không chứa thành phần nhân tạo. Nhân tạo theo nghĩa của quy định này là tổng hợp hoặc hóa dầu. Nguyên liệu thô đáp ứng định nghĩa tự nhiên bao gồm tất cả các sản phẩm động vật như thịt, trứng và sữa. Nó cũng bao gồm tất cả các nguồn thực vật và tất cả các nguồn vi sinh, kể cả các sản phẩm lên men. Miễn là nguồn nguyên liệu thô không phải là khoáng sản hoặc hóa dầu thì nguồn đó được coi là tự nhiên.

Cũng lưu ý rằng các sản phẩm từ Sinh vật biến đổi gen (GMO) bao gồm cả những sản phẩm được biến đổi bằng sinh học tổng hợp1 đều được coi là tự nhiên. Nguyên liệu biến đổi gen không ảnh hưởng đến trạng thái tự nhiên của hương vị.

Có rất ít hạn chế đối với quy trình sản xuất trong việc tuyên bố hương vị là tự nhiên. Ví dụ, việc tách hương vị tự nhiên thông qua biến đổi hóa học bằng chất xúc tác vô cơ đáp ứng yêu cầu về hương vị tự nhiên của Hoa Kỳ. Ví dụ, sản xuất axit 2-methyl-2-pentenoic (FEMA# 2923) bằng quá trình ngưng tụ có xúc tác bazơ propionaldehyde phân lập từ dầu thân máy được coi là tự nhiên. Trong trường hợp này, nguyên liệu thô (dầu ngòi) được coi là nguyên liệu thô tự nhiên vì nó là sản phẩm phụ của quá trình lên men rượu. Chất trung gian được phân lập bằng cách chưng cất, một quá trình vật lý, sau đó trải qua quá trình biến đổi hóa học thông qua chất xúc tác, tiếp theo là quá trình oxy hóa bằng cách đun nóng trong không khí và cuối cùng là tinh chế thêm bằng cách chưng cất.

Tổng hợp axit 2-methyl-2-penenoic tự nhiên
Hình 1. Tổng hợp axit 2-methyl-2-penenoic tự nhiên

XÁC MINH PHÂN TÍCH HƯƠNG LIỆU TỰ NHIÊN CỦA HOA KỲ
Việc xác minh phân tích hương vị tự nhiên của Hoa Kỳ được thực hiện phổ biến nhất bằng phân tích đồng vị cacbon 14 (14C). 14C được hình thành ở tầng trên bầu khí quyển do sự tương tác với các tia vũ trụ. Nồng độ 14C trong khí quyển (chủ yếu là carbon dioxide) là khoảng một phần nghìn tỷ (ppt). CO2 trong khí quyển được thực vật hấp thụ, sau đó có nồng độ 14C bằng khí quyển 14C. Nồng độ này được chuyển sang bất kỳ sinh vật nào khác trong chuỗi thức ăn và cuối cùng đến bất kỳ sản phẩm nào có nguồn gốc từ chuỗi thức ăn – chẳng hạn như hương vị tự nhiên. Vì 14C có chu kỳ bán rã 5.730 năm nên bất kỳ nguyên liệu thô nào có nguồn gốc từ dầu mỏ sẽ hoàn toàn cạn kiệt 14C và việc thiếu 14C cho thấy vật liệu có nguồn gốc tổng hợp. Phân tích 14C thường được báo cáo là phần trăm cacbon hiện đại (pmc), cho biết mức độ 14C bị cạn kiệt và do đó mức độ sử dụng nguyên liệu thô tổng hợp.

Tuy nhiên, khi phân tích kết quả 14C, người ta phải nhận thức được một số yếu tố nhất định. Khí quyển 14C không đổi trong vài thập kỷ qua. Thử nghiệm hạt nhân trên mặt đất đã làm tăng nồng độ 14C trong khí quyển một cách giả tạo, đạt đỉnh điểm vào năm 1963. Các vật liệu có nguồn gốc từ các nguồn tự nhiên cũ hơn, chẳng hạn như massoia lactone (FEMA# 3744), có nguồn gốc từ vỏ cây massoia, có thể cho thấy nồng độ cao bất ngờ. Nồng độ 14C so với nồng độ trong khí quyển hiện tại. Vì vỏ cây có thể tồn tại hàng chục năm nên massoia lactone có thể đã được phân lập vào thời điểm nồng độ 14C cao hơn ngày nay. Ngoài ra, ở một số vùng sử dụng nhiều nhiên liệu hóa thạch và sự lưu thông khí quyển kém, mức 14C tại địa phương có thể thấp hơn dự kiến. Mặc dù cũng có thể thêm nguồn 14C vào hương vị để tạo ra kết quả dương tính giả đối với hương vị tự nhiên, nhưng kiểu pha trộn này rất khó thực hiện và tốn kém. Phân tích tổng thể 14C đại diện cho một trong những công cụ tốt nhất để xác thực nguyên liệu thô tự nhiên

HƯƠNG LIỆU TỰ NHIÊN THEO TIÊU CHUẨN EU
Hương vị tự nhiên được xác định tại EU trong quy định (EC) 1334/2008. Quy định này xác định ba tiêu chí về hương vị tự nhiên; 1) chúng phải “thu được bằng các quá trình vật lý, enzym hoặc vi sinh thích hợp”, 2) chúng phải “từ nguyên liệu có nguồn gốc thực vật, động vật hoặc vi sinh vật”, và 3) chúng phải “tương ứng với các chất có mặt tự nhiên và đã được được xác định trong tự nhiên.”

Tiêu chí thứ hai trên thực tế giống như yêu cầu của Hoa Kỳ về nguyên liệu thô có nguồn gốc tự nhiên. Giống như Mỹ, GMO được chấp nhận làm nguyên liệu thô để công bố hương vị tự nhiên. Tuy nhiên, không giống như Mỹ, EU yêu cầu hương vị tự nhiên chỉ được sản xuất bằng quy trình chế biến thực phẩm truyền thống. Điều này bao gồm các quy trình như làm nóng/nấu, các quy trình vật lý như cắt, nghiền hoặc ép, phân tách vật lý như chưng cất hoặc kết tinh lại, chiết bằng dung môi, quy trình enzym và lên men. EU cấm sử dụng chất xúc tác tổng hợp và vô cơ trong sản xuất hương vị tự nhiên. Tương tự, các chất xúc tác hóa học khác như oxy nhóm đơn, ozon hoặc bức xạ UV cũng không được phép sử dụng khi sản xuất hương liệu tự nhiên. Ví dụ, hương vị tự nhiên có thể được tinh chế bằng cách hấp phụ lên than hoạt tính, nhưng phương pháp hấp phụ này không thể được sử dụng để tạo điều kiện cho quá trình biến đổi hóa học. Vì vậy, việc chuyển đổi citronellal (FEMA# 2307) thành isopulegol (FEMA# 2962) trên silica gel là không thể chấp nhận được đối với hương vị tự nhiên. EU cho phép sử dụng axit hoặc bazơ hữu cơ tự nhiên để cải thiện hiệu suất tạo ra hương vị tự nhiên, miễn là chúng không cần thiết cho quá trình biến đổi hóa học.

Một ví dụ về quy trình sản xuất hương vị tự nhiên được EU chấp nhận là sản xuất methyl cyclopentalone (FEMA# 2700) từ mía. Mía được nghiền nát và nghiền thành một khối dẻo gọi là bã mía. Khi đun nóng, hỗn hợp hóa chất hữu cơ có đường có thể được tách ra (chưng cất). Sau đó, men (saccharomycetaceae) được sử dụng để tạo ra các sản phẩm lên men được phân lập bằng cách chưng cất, bao gồm methyl cyclopentenolone có vị caramel/ngọt/cà phê. Ở đây chỉ sử dụng các quy trình vật lý và vi sinh, vì vậy nguyên liệu cuối cùng được coi là tự nhiên ở EU.

ĐƯỢC XÁC ĐỊNH TRONG THIÊN NHIÊN
Ngoài các yêu cầu về nguyên liệu thô và quy trình sản xuất trong quy định của EU, EU cũng quy định rằng hương vị tự nhiên phải “tương ứng với các chất có sẵn trong tự nhiên và đã được xác định trong tự nhiên”. Phần sau của yêu cầu này, “được xác định về bản chất” có thể được xác minh bằng cách so sánh chất tạo hương với các tài liệu tham khảo. Sổ tay Thành phần Hương vị của Fenaroli là một nguồn tài nguyên tốt để tìm kiếm sự xuất hiện tự nhiên cũng như trang web của The Good Scents Company (thegoodscentscompany.com). Đối với các vật liệu có thể có các đồng phân quang học hoặc hình học “tương ứng với các chất có mặt tự nhiên” sẽ bao gồm tất cả các đồng phân ở bất kỳ tỷ lệ nào miễn là tất cả các đồng phân đó được tìm thấy trong tự nhiên hoặc được biết là hình thành thông qua các quá trình tự nhiên khi bị cô lập. Ví dụ, δ –decalactone (FEMA# 2361) xuất hiện tự nhiên ở cả đồng phân đối hình S(-) (96,6% EE trong quả mâm xôi) và R(+) (94,0% EE trong đào). Bởi vì cả hai chất đồng phân đối ảnh đều được tìm thấy trong tự nhiên, hương vị chỉ có S hoặc R hoặc bất kỳ sự kết hợp nào bao gồm hỗn hợp chủng tộc đều đáp ứng yêu cầu “được xác định trong tự nhiên”.

Các muối amoni, natri, kali và canxi của các hương vị cũng như clorua, cacbonat và sunfat được coi là “được xác định trong tự nhiên” miễn là hương vị gốc được xác định trong tự nhiên. Ví dụ, axit methyl ethyl pyruvic (FEMA# 3870) xuất hiện tự nhiên trong măng tây, ca cao và một số loại pho mát. Natri 3-methyl-2-oxovalerate (FEMA# 3870) có thể được coi là tự nhiên, mặc dù nó không được xác định trong tự nhiên, miễn là nó đáp ứng các tiêu chí khác.

XÁC MINH PHÂN TÍCH HƯƠNG VỊ TỰ NHIÊN EU
Bởi vì hương vị tự nhiên của EU có ba tiêu chí nên việc xác minh bằng phân tích có thể rất khó khăn. Phân tích 14C có thể được sử dụng để xác minh nguồn nguyên liệu thô là tự nhiên, nhưng rất khó để xác nhận nguyên liệu đó được sản xuất bằng quy trình truyền thống có thể chấp nhận được. Một số phương pháp được sử dụng để phân biệt quy trình sản xuất, nhưng tất cả chúng đều có những hạn chế.

CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ HƯƠNG LIỆU TỰ NHIÊN Ở CÁC NƯỚC VÀ TỔ CHỨC KHÁC
Các thực thể toàn cầu khác nhau có thể có định nghĩa riêng về hương vị tự nhiên. Đánh giá toàn diện nằm ngoài phạm vi của bài viết này; tuy nhiên, một số định nghĩa toàn cầu khác nhau được trình bày. Ví dụ, Ấn Độ định nghĩa hương vị tự nhiên là hương vị có được hoàn toàn bằng các quá trình vật lý từ rau củ. Không giống như các yêu cầu của Hoa Kỳ hoặc EU, các quy trình vi sinh không được phép. Nhật Bản, giống như Mỹ, hạn chế phương pháp sản xuất, tuy nhiên, họ có một danh sách hạn chế các loại thực vật và động vật được phép cung cấp hương vị tự nhiên. Chỉ những chất có nguồn gốc từ sinh vật trong danh sách đó mới có thể được tuyên bố là hương vị tự nhiên. Tiêu chuẩn của Canada tương tự như tiêu chuẩn của Mỹ nhưng tập trung nhiều hơn vào hương vị nhân tạo. Nó tuyên bố rằng các vật liệu không có nguồn gốc từ thực vật, động vật hoặc vi sinh vật phải được dán nhãn là nhân tạo. Theo mặc định, những thứ có nguồn gốc từ nguồn tự nhiên có thể được tuyên bố là tự nhiên. Úc và New Zealand đã sửa đổi các quy định của họ vào năm 2002, loại bỏ các tham chiếu đến hương vị tự nhiên và do đó không còn phân biệt giữa hương vị tự nhiên và nhân tạo. Hiệp hội Hương liệu và Hương liệu Úc và New Zealand (FFAANZ) khuyến nghị tuân thủ các yêu cầu của EU, nhưng đây không phải là yêu cầu pháp lý.

Do có nhiều định nghĩa tự nhiên khác nhau nên một số khu vực dựa vào hướng dẫn của IOFI (Tổ chức Công nghiệp Hương vị Quốc tế). Mặc dù không phải là quy định nhưng IOFI cung cấp hướng dẫn chi tiết về hương vị. Hướng dẫn của họ chủ yếu dựa trên các quy định của EU. Giống như EU, IOFI chỉ ra rằng hương vị tự nhiên phải có nguồn gốc từ nguyên liệu thô tự nhiên, thu được từ các quá trình vật lý, enzyme hoặc vi sinh và được xác định trong tự nhiên.